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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA FACULDADE DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL CONCRETO PROJETADO PARA TÚNEIS DOUTORANDA: SILVANA BLUMEN FOÁ, MS. C. PROF. ANDRÉ ASSIS, Ph. D. APOSTILA COMPLEMENTAR AO CURSO DE OBRAS SUBTERRÂNEAS CÓDIGO: ENC 362506 CARGA HORÁRIA: 2 CRÉDITOS BRASÍLIA / DF: FEVEREIRO/ 2002 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis ii FICHA CATALOGRÁFICA FOÁ, SILVANA BLUMEN & ASSIS, ANDRÉ Concreto Projetado para Túneis [Distrito Federal] 2002 70 p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Geotecnia, 2002) Apostila - Universidade de Brasília. Faculdade de Tecnologia Departamento de Engenharia Civil e Ambiental. 1. Concreto Projetado 2. Túneis. I. ENC/FT/UnB II. Título (Série) REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA FOÁ, SILVANA BLUMEN & ASSIS, ANDRÉ (2002). Concreto Projetado para Túneis. Apostila, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 70 p. CESSÃO DE DIREITOS NOME DO AUTOR: Silvana Blumen Foá e André Assis É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta apostila para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte deste trabalho pode ser reproduzida sem a autorização por escrito dos autores. ____________________________ ____________________________ Prof. André P. Assis, Ph.D. Silvana Blumen Foá, Ms.C. (aassis@unb.br) (sil@e-net.com.br) "Tudo é loucura ou sonho no começo. Nada do que o homem fez no mundo teve início de outra maneira. Mas já que tantos sonhos se realizaram, não temos o direito de duvidar de nenhum." Monteiro Lobato, Mundo da Lua (1923) mailto:sil@e-net.com.br Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO __________________________________________________________3 2. ELEMENTOS DE SUPORTE ________________________________________________5 3. CONCRETO PROJETADO _________________________________________________8 3.1. CONCEITO__________________________________________________________8 3.2. BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO PROJETADO ____________________________8 3.3. PROCESSOS DE PROJEÇÃO ____________________________________________13 3.4. COMPARAÇÃO ENTRE OS PROCESSOS___________________________________16 3.5. PROPRIEDADES DO CONCRETO PROJETADO______________________________18 3.5.1. REFLEXÃO _____________________________________________________18 3.5.2. DESPLACAMENTO _______________________________________________21 3.5.3. POEIRA E NÉVOA ________________________________________________22 3.5.4. HOMOGENEIDADE E DEFEITOS TÍPICOS______________________________22 3.5.4.1 EFEITO DE SOMBRA______________________________________________23 3.5.4.2 LAMINAÇÃO ____________________________________________________23 3.5.4.3 IMPERFEIÇÕES SUPERFICIAIS ______________________________________24 3.5.4.4 CONTROLE DA HOMOGENEIDADE___________________________________24 3.5.5 ADERÊNCIA ____________________________________________________26 3.6. MATERIAIS ________________________________________________________27 3.6.1. AGREGADOS____________________________________________________27 3.6.2. CIMENTO ______________________________________________________28 3.6.3. ADITIVOS ______________________________________________________28 3.6.4. ÁGUA _________________________________________________________30 3.7. DOSAGEM _________________________________________________________31 4. CONCRETO PROJETADO COM ADIÇÕES ____________________________________31 4.1. CONCRETO PROJETADO COM POLÍMERO ________________________________31 4.2. CONCRETO PROJETADO COM SÍLICA ATIVA _____________________________33 4.2.1 OBJETIVOS DO USO DA SÍLICA ATIVA _____________________________ 34 4.3. CONCRETO PROJETADO COM FIBRA _________________________________35 4.3.1 INTERAÇÃO FIBRA-MATRIZ ______________________________________ 38 4.3.2 VOLUME CRÍTICO DE FIBRA ______________________________________40 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 2 4.3.3 COMPRIMENTO CRÍTICO DA FIBRA _____________________________ 42 4.3.4 CONSIDERAÇÕES PRÁTICAS ___________________________________44 4.3.5 CONTROLE DO CONCRETO COM FIBRAS _________________________ 45 4.3.5.1. TENACIDADE________________________________________________ 45 4.3.5.2. TRABALHABILIDADE E MISTURA________________________________ 47 4.3.5.3. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO__________________________________ 51 4.3.5.4. FADIGA____________________________________________________ 51 4.3.5.5. DURABILIDADE______________________________________________ 52 4.3.5.6. RESISTÊNCIA AO IMPACTO____________________________________ 53 4.3.5.7. OUTRAS PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS_____________________ 53 4.3.6 APLICAÇÕES_________________________________________________54 4.3.6.1. CONCRETO PARA PAVIMENTOS _________________________________54 4.3.6.2. CONCRETO PROJETADO PARA TÚNEIS ___________________________55 4.3.6.3. OUTRAS APLICAÇÕES _________________________________________56 5. CONTROLE DO CONCRETO PROJETADO ____________________________________56 6. QUALIDADE DO CONCRETO PROJETADO ___________________________________58 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ________________________________________________61 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS __________________________________________63 APÊNDICE A – DADOS TÉCNICOS ________________________________________ 65 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 3 1. INTRODUÇÃO O desenvolvimento sócio-econômico tem gerado um aumento na demanda do transporte tanto de passageiros quanto de mercadorias. Entretanto, obstáculos naturais ou artificiais, podem tornar inviável este transporte pelos meios convencionais. A execução de obras subterrâneas tem se mostrado uma boa alternativa na solução desta questão. Túneis são hoje utilizados com as mais diversas finalidades. Pode-se citar, como exemplo, a escavação de túneis em montanhas que reduzem significativamente as distâncias a serem cobertas por vias de transporte, satisfazendo a inclinação máxima permitida. Outras utilizações são adução de água, transportes urbanos, passagem de cabos, mineração, reservatórios etc. Atualmente, a maior necessidade de obras subterrâneas se concentra na construção de túneis de tráfego e cavernas de estocagem, principalmente em centros urbanos densamente ocupados, liberando espaço na superfície para utilizações mais nobres tais como, novas áreas para moradia e lazer. Uma das aplicações de obras subterrâneas em rocha e sua estabilização, ocorrem em minas subterrâneas, cavernas de armazenamento e de uso público, barragens com circuito hidráulico subterrâneo e túneis, os quais podem ter as mais diversas finalidades (transportes rodoviários, ferroviários e de água). Os custos da estabilização destas escavações são onerosos assim como podem ser os custos (prejuízos) de uma eventual ruptura. Escavações subterrâneas sofrem dificuldades naturais de uma boa investigação geológico-geotécnica, levando a mudanças de projeto durante a fase executiva da obra. No Brasil, a construção de túneis, tem sido feita na sua grande maioria pelo método NATM (New Austrian Tunneiing Method) onde o concreto projetado representa um elemento fundamental. A demanda denovos túneis é estimada em dezenas de quilômetros. Além das obras urbanas se destacam as rodoviárias, quer sejam federais ou estaduais, como foi a Rodovia dos Imigrantes, em São Paulo, onde o concreto projetado teve uma das primeiras grandes aplicações. Outro sinal da importância econômica do concreto projetado é a diversidade de seus campos de aplicação. Além do revestimento de túneis, pode-se citar a recuperação de Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 4 estruturas, os revestimentos refratários, e as novas construções. Com isto, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas tanto no Brasil como no exterior. Esta apostila tem como objetivo principal dar um panorama geral do concreto projetado. A análise se constitui em abordagens sobre os seguintes tópicos principais: !"elementos de suporte; !"conceito e breve histórico do concreto projetado; !"processos de projeção e comparação entre os processos; !"propriedades, materiais utilizados e dosagem do concreto projetado; !"concreto projetado com adições; !"aplicações do concreto projetado; !"controle tecnológico do concreto e do processo de projeção. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 5 2. ELEMENTOS DE SUPORTE Na década de 30, Rabcewicz iniciou o desenvolvimento de um novo método de escavação, utilizado pela primeira vez na construção do túnel de Lodano-Mosagno, em 1950. Este processo conhecido como New Austrian Tunnelling Method – NATM (Novo Método Austríaco de Abertura de Túneis) foi oficializado em 1957. Ele pode ser considerado uma filosofia de escavação, pois não fixa uma seqüência para a abertura da cavidade ou instalação de suporte. Segundo a filosofia do NATM, o maciço deixa de ser um elemento de carga, e começa a trabalhar em conjunto com o sistema estrutural de suporte, para estabilizar a cavidade. Ele fundamenta-se em três princípios básicos: !"o maciço é visto como principal elemento estrutural; !"a complementação, quando necessária, da estrutura de sustentação deve ser executada através da instalação de um sistema de suporte otimizado; !"é indispensável instrumentar o túnel. Os sistemas de suporte são instalados para garantir certos níveis de deslocamentos admissíveis ou para prevenir a ruptura do maciço. A instalação do suporte se faz necessária quando o maciço é incompetente, ou seja, não possui capacidade de auto-sustentação (depois da escavação), ou ainda quando certos níveis de deformações não são tolerados pelas estruturas circunvizinhas. Três princípios determinam o sistema de suporte: !"tempo de instalação, que na verdade constitui o tempo de fechamento do anel; !"rigidez e resistência do maciço, tal que o sistema de suporte funcione como um cilindro de paredes finas, minimizando cortantes e momentos; !"na necessidade de um suporte de alta capacidade, que teria paredes grossas, neste caso é preferível manter as paredes finas e reforçar com tirantes. O suporte deve possuir rigidez para acompanhar as deformações no maciço. Caso o mesmo possua uma alta rigidez, passa a restringir as distorções devidas à pressão diferenciada no maciço, impedindo assim, o alívio de tensões. Deve ainda apresentar resistência suficiente Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 6 para suprir as deficiências estruturais do maciço, absorvendo esforços e evitando deformações excessivas. Além da rigidez e da resistência, o sistema de suporte deverá ser instalado num espaço de tempo, menor do que o de auto-sustentação, com o intuito de interceptar a curva característica do maciço num certo deslocamento admissível, conforme a Figura 1. Figura 1 – Curva característica do maciço x elemento de suporte. Caso a mobilização de sua capacidade se dê tardiamente, ultrapassando o tempo de auto- sustentação do maciço, ocorrerá a desagregação do terreno. Em se instalando o suporte precocemente, o alívio de tensões no maciço será reduzido e, com isso, haverá necessidade de uma estrutura mais resistente e mais onerosa. Atualmente, um dos grandes pontos de pesquisa é a determinação do tempo ideal para se instalar o suporte. Assim, define-se como tempo de auto-sustentação do maciço, stand-up time, o período entre a abertura da cavidade e a ruína da mesma, sem que haja ação de qualquer agente externo. A avaliação do tipo de suporte deve considerar o stand-up time, a resistência requerida e o tempo de aplicação do suporte, ou seja, o tempo que o mesmo requer para adquirir a resistência prevista. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 7 O suporte da cavidade pode ser executado em duas etapas; suporte de primeira e segunda fase. O suporte de primeira fase, primário, imediato, temporário ou inicial, tem função de induzir a formação do efeito arco, restabelecendo o equilíbrio tridimensional preexistente. Para tal, deverá possuir rigidez suficiente para absorver esforços, evitando deslocamentos excessivos, e flexibilidade suficiente para acompanhar as deformações impostas pelo maciço. Já o suporte de segunda fase, secundário, permanente ou final, é aplicado somente após a estabilização dos deslocamentos do maciço, com função estética e de aumentar a segurança da obra. Os sistemas de suporte podem ser divididos em categorias segundo sua área de aplicação. Assim sendo tem-se: suportes pontuais ou isolados (tirantes ativos), suportes lineares (cambotas e treliças metálicas, e enfilagens cravadas ou injetadas) e suportes superficiais ou contínuos (concreto projetado, concreto moldado in loco, suportes segmentados). O sistema de suporte contínuo ou externo ativo controla a instabilidade do maciço na superfície da escavação. Estes suportes atuam contra a solicitação de instabilidade do maciço. Eles geram tensões de equilíbrio aos deslocamentos do maciço, devido a um incremento na tensão de confinamento (∆σ3) do maciço circundante, mudando a trajetória e o nível de tensões. Este tipo de suporte é representado por uma força distribuída na superfície de escavação do maciço. Como exemplos têm-se: o concreto projetado, o concreto moldado in-loco, os segmentos de concreto pré-moldado, os segmentos de placa metálica e as cambotas metálicas. O concreto projetado tem sido cada vez mais utilizado. Suas características se adaptam perfeitamente à filosofia do NATM, pois consiste em um sistema de suporte que promove boa interação entre o maciço recém escavado e o mesmo, preenchendo os vazios da sobrescavação. O concreto projetado é usado como elemento estabilizante devido as seguintes propriedades: !"tempo de endurecimento controlável através da utilização de aditivos; !"perfeita aderência ao maciço recém escavado; !"alta resistência a baixas idades; !"flexibilidade adequada às deformações impostas pelo maciço; !"estanqueidade e durabilidade; !"versatilidade - dispensa o uso de escoramento, formas e armaduras e podendo ser utilizado em associação a outros elementos estabilizadores Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 8 3. CONCRETO PROJETADO 3.1. CONCEITO As definições de concreto projetado possuem sempre como ponto de partida uma descrição do processo de projeção deste material. No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), na norma NBR 14026 (ABNT, 2001) define“o concreto projetado como um concreto com dimensão máxima do agregado inferior a 4.80 mm, transportado através de uma tubulação e projetado sob pressão, a elevada velocidade sobre uma superfície, sendo compactado simultaneamente”. Pode se dizer, então, que o concreto projetado é o nome genérico para a mistura formada por cimento, areia, agregado fino e água, que é aplicada pneumaticamente, e compactada dinamicamente a grandes velocidades. Pode-se citar que a principal aplicação do concreto projetado é em estruturas contínuas, como estas: !"Túneis; !"Revestimentos de taludes; !"Recuperação de estruturas; !"Novas construções. 3.2. BREVE HISTÓRICO DO CONCRETO PROJETADO O Brasil caracteriza-se por ser um país com grandes concentrações populacionais nos centros urbanos. Por esta razão, qualquer novo empreendimento na área de transporte, onde a cidade apresenta problemas crônicos, irá implicar num grande custo em termos de desapropriações. Este fato faz do metrô e dos túneis rodoviários urbanos alternativas economicamente viáveis, passíveis de construção. Grandes somas vêm sendo gastas em tentativas de melhoria das condições de trânsito em todo o Brasil. A construção de túneis tem tido ênfase, sendo na sua grande maioria pelo método NATM onde o concreto projetado é um elemento fundamental. Atualmente, a demanda de novos túneis, para novas linhas do Metrô, é estimada em dezenas de quilômetros. Além das obras urbanas se destacam as rodoviárias, quer sejam federais ou estaduais, como foi a Rodovia dos Imigrantes, onde o concreto projetado teve sua primeira grande aplicação. Tais obras se constituem num mercado promissor para empresas de Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 9 projeto, construção e controle de grandes obras. Outro sinal da importância econômica do concreto projetado é a diversidade de seus campos de aplicação, além do revestimento de túneis. Neles podemos incluir também a recuperação de estruturas, os revestimentos refratários, pavimentação e concreto pré- moldado. Com isto, muito tem sido investido no seu desenvolvimento no Brasil e no exterior com novos centros de pesquisa. Nos meados dos anos 80, as especificações de construções de túneis exigiam que o revestimento secundário fosse de concreto convencional lançado com o auxilio de formas metálicas. Isso demonstrava que, além de exigências de ordem estéticas (acreditava-se que o acabamento do concreto projetado era de baixa qualidade), existiam dúvidas quando à durabilidade do revestimento. As construções terminavam com um alto custo e baixa velocidade de execução. No final dos anos 80, iniciou-se a aplicação do concreto projetado por via úmida com a utilização de braços mecânicos. Atualmente emprega-se esta técnica, com o uso do sistema de pré-umidificação e com injeção de água sob pressão. Na década de 90, houve um avanço dos túneis com o emprego de novos equipamentos de escavação. No entanto, um grave acidente ocorrido na Cidade de São Paulo (Camargo, 1993), levantou uma série de questões sobre a segurança dos túneis e a necessidade de aprofundar o conhecimento tecnológico na área. O concreto projetado apresenta dificuldades na pesquisa de cunho científico, uma vez que é complexa a implantação de laboratórios para seu estudo. Em 1989, o primeiro projeto de pesquisa sobre concreto projetado, envolveu a Universidade de São Paulo, através da Escola Politécnica, o Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo - IPT e a Companhia Brasileira de Projetos e Obras (CBPO). Este projeto deu origem aos quatro primeiros trabalhos acadêmicos sobre o assunto no país. Um deles abordou a dosagem e o controle do concreto projetado (Prudêncio, 1993, citado em Figueiredo, 2000). Foi um trabalho fundamental para a tecnologia do concreto projetado, uma vez que introduziu uma abordagem científica do estudo do concreto projetado. Em paralelo houve a publicação de uma dissertação abordando a questão do controle do processo de projeção (Figueiredo, Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 10 1992). Outros dois trabalhos abordaram o uso de materiais específicos no concreto projetado: a sílica ativa (Silva, 1997) e as fibras de aço (Figueiredo, 1997). Atualmente conta-se com quatro centros a nível internacional dispondo deste laboratório. O mais antigo é o da Universidade de Bochun na Alemanha, onde foi produzida uma série de trabalhos com enfoque principal no estudo do processo de projeção. O segundo centro que se destaca é o de Vancouver, no Canadá, onde está a Universidade da Colúmbia Britânica e foram realizados trabalhos abordando a reologia do concreto projetado sendo a utilização de fibras de aço tanto para a via seca como para a via úmida. Lá também está o pesquisador D. R. MORGAN que atua nas áreas de aplicação de túneis e recuperação de estruturas (Figueiredo, 2000). O terceiro centro é o da Universidade de Laval (Canadá), onde está sendo dada ênfase no estudo dos aditivos para o concreto projetado. Outro centro é o da Universidade de Loughborough, no Reino Unido. Lá os pesquisadores atuam tanto na área do revestimento de túneis como na recuperação de estruturas, estudando também a utilização das fibras de aço. O concreto projetado reforçado com fibras de aço (SFRS) é uma tecnologia recente para o revestimento de túneis. Ele apresenta uma série de vantagens quando comparado ao reforço da tela metálica. Desenvolvimentos foram apresentados em áreas fundamentais da tecnologia do SFRS, como o controle da qualidade e a dosagem do material, onde a interdependência das influências da fibra e da matriz no comportamento do compósito têm de ser consideradas. Outros aspectos desta tecnologia merecerão estudos futuros. Ao contrário de países desenvolvidos, que já utilizam a fibra de aço como reforço do concreto projetado mesmo sem haver um consenso geral tanto em nível de projeto como de controle, segundo Figueiredo & Helene (1993) não há notícias de sua aplicação no Brasil. Um dos fatores que inibiu tal utilização foi um comportamento técnico conservador dos construtores e projetistas brasileiros. Isto porque, a construção de túneis pelo método NATM, foi feita em São Paulo, cujo solo exige um baixo período de tempo para que o revestimento primário apresente resistência suficiente para suportar os deslocamentos do maciço. Assim, os construtores exigiam que a fibra tivesse equivalência comprovada à tela metálica, como elemento de reforço. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 11 Segundo, ainda, Figueiredo & Helene (1993), outro fator inibidor do uso das fibras no Brasil está no fato de ser recente seu uso como reforço do concreto. As fibras nacionais eram, basicamente, subprodutos. Elas produziam um baixo desempenho pós-fissuração, ou dificultavam a mistura e a aplicação provocando entupimentos nos equipamentos. Atualmente, existem fabricantes nacionais especializados. Em relação às normas utilizadas no concreto projetado, por muitos anos, só existiam normas estrangeiras. Os contratos entre construtores e proprietários criavam suas próprias normas e procedimentos (como o metrô de São Paulo e a Secretária de abastecimento de São Paulo – SABESP). Em 1983, a ABNT nomeou uma Comissão Técnica para elaboração das normas brasileiras de concreto projetado. Neste meio tempo o Código de Proteção do Consumidor assumiu as normas brasileiras como documentos de referência legais para o projeto, construção e acompanhamento técnico deobras. Devido a isto, foram exigidos, em caráter de urgência, normas técnicas brasileiras sobre o concreto projetado. A comissão, então, preparou e publicou nove normas, sendo: uma especificação, seis métodos de ensaios e dois procedimentos. Agora, estão sendo preparadas outras normas, principalmente relacionadas a métodos de ensaio. Além disto, o Instituto Brasileiro de Concreto – IBRACON nomeou, também, um Comitê Técnico para a produção de documentos, como diretrizes, manuais, e relatórios técnicos. Atualmente a comissão e o comitê trabalham juntos. Entre as normas criadas pode-se citar: #"NBR 13044 (ABNT, 1993) – Reconstituição de mistura recém projetada. Ela é similar ao método recomendado pelo ACI. Tem por objetivo determinar o teor de aditivos, proporção entre agregados (miúdo e graúdo) e o cimento, correção do teor de cimento: medindo o passante na peneira 200 (ou 100) do agregado e o retido para o cimento; #"NBR 13069 (ABNT, 1994) – Determinação de tempo de pega em pastas de cimento Portland com e sem aditivos aceleradores. É muito similar ao método ASTM C1102/88 com diferença apenas na massa da agulha para determinação do início de pega (190.35g). Porém, não é considerado representativo do desempenho do concreto projetado em campo. É recomendado para controle de recebimento. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 12 #"NBR 13070 (ABNT, 1994) – Moldagem de placas. Esta norma fixa as dimensões das placas (devido o calor de hidratação, uma placa maior alcança temperaturas mais altas devido a dificuldades em dissipação de calor) e o procedimento de moldagem, a determinação de resistência potencial. #"NBR 13317 (ABNT, 1995) – Concreto projetado – Determinação do índice de reflexão por medida direta – Método de ensaio; #"NBR 13354 (ABNT, 1995) – Concreto projetado– Determinação do índice de reflexão em placas – Método de ensaio; #"NBR 13597 (ABNT, 1996) – Qualificação de mangoteiro – via seca. Esta norma avalia a capacidade do mangoteiro de manter a homogeneidade do concreto. Possui um procedimento simples, sendo: !"Moldagem de duas placas (não em seqüência); !"Mangoteiro deve proceder a regulagem do equipamento; !"Variações limitadas (especialmente consistência). #"NBR 14278 (ABNT, 1999) – Determinação da consistência pela agulha de Proctor. Tem por objetivo a medida da consistência pela resistência à penetração da agulha e trabalhabilidade. No caso de aditivo acelerador à base de aluminatos: o ensaio mede apenas o tempo de pega (flash set). É similar à ASTM C1117 com uma diferença no tempo de penetração de 25 mm em 1 segundo. #"NBR 14279 (ABNT, 1999) – Aplicação do concreto projetado via seca. São regras para boa aplicação. Em análise e a serem publicados pelo IBRACON ou pela ABNT: !"Penetrômetros de energia constante e profundidade constante: determinação da resistência inicial – Método de ensaio; !"Determinação da resistência à compressão por testemunhos cilíndricos extraídos: resistência a maiores idades; !"Determinação do índice de reflexão por reconstituição de traço (em análise); !"Aplicação do concreto projetado via úmida. O IBRACON está elaborando práticas recomendadas. A primeira publicação sobre o assunto é a “Verificação de compatibilidade cimento/aditivo”, tratando procedimento experimental com placas e penetrômetros para verificar a conformidade da mistura com as Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 13 exigências de resistência à compressão. Para análise futura estão sendo planejadas as seguintes práticas recomendadas: !"Concreto projetado – recomendações para o uso; !"Concreto projetado – recomendações para aplicação; !"Concreto projetado – controle de qualidade; !"Concreto projetado – Higiene e segurança no trabalho. Além disso foram publicados dois manuais sobre o assunto: !"Controle da qualidade anterior à projeção: “Materiais, dosagem, testes preliminares”; !"Controle da qualidade após a projeção: “Guia de inspeção dos revestimentos e estruturas de concreto projetado”. 3.3. PROCESSOS DE PROJEÇÃO O concreto projetado (CP) é uma metodologia já bem definida. O objetivo principal é o de funcionar como uma estrutura de revestimento que mantêm um corte ou a abertura de um túnel estável durante a vida útil da obra. Este revestimento permite uma economia de custos e prazos (se comparado a concreto “in loco”). A sua alta capacidade de suporte, sem a necessidade do uso de formas e escoramentos, aumenta a velocidade de concretagem, reduzindo o custo e o prazo de conclusão dos serviços. A American Cocrete Institute – ACI (1990), citado em Figueiredo e Helene (1993), alerta que o sucesso da aplicação do concreto requer um equipamento com operação e manutenção apropriada. Desta forma, o concreto projetado depende, intimamente, do processo de projeção utilizado, o qual irá definir as propriedades do concreto. Os processos de projeção podem ser classificados, segundo o tipo de equipamento utilizado e em função do ponto da mistura entre os componentes sólidos do concreto e a água. Identificam-se dois tipos de processo o via seca ou o via úmida. No Brasil, existe, ainda, uma terceira opção a semi-úmida. Resumidamente, os processos podem ser estes: ♦ Via seca (dry mix) ⇒ o concreto é conduzido à bomba de projeção a seco. A mistura de agregados e cimento é conduzida por ar comprimido, através de um mangote até o bico de projeção, onde é adicionada água; Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 14 ♦ Via úmida (wet mix) ⇒ o concreto é conduzido à bomba com toda a água necessária já misturada, sendo o ar comprimido utilizado para acelerar a projeção no bico e, por vezes, para pressurização de câmaras da bomba de concreto ou mesmo para transporte mistura úmida mangote; ♦ Via semi-úmida ⇒ é um caso especial da via seca, onde se adiciona água à mistura de agregados e cimento antes do bico no mangote, por meio de um anel umidificador, e próximo ao bico (igual ao processo de via seca). No concreto projetado a seco, os componentes se misturam e logo se aplica um pré- umedecimento para reduzir o pó. Esta mistura é colocada na máquina de bombeamento a seco com agitação contínua e ar sob pressão é introduzido pelo cilindro rotatório para transportar o material em forma contínua através da mangueira de expulsão. A água é introduzida à mistura apenas no bico injetor. Gunita foi o nome dado ao concreto projetado a seco a partir de 1960, mas que entrou em desuso pelo termo mais genérico de concreto projetado. A Figura 2 mostra um organograma de como funciona o sistema de concreto projetado a seco. Este sistema, detalhado na Figura 3, apresenta elevado índice de reflexão, decorrente do processo, incrementa o nível de partículas sólidas em suspensão no ar. A geração de pó é prejudicial a saúde, mas este problema pode ser reduzido umedecendo ligeiramente a mistura antes de sua aplicação. No Brasil, atualmente, é o processo mais usado, devido à facilidade de projeção descontínua. Figura 2 - Organograma da projeção a seco (modificado – Figueiredo e Helene, 1993). água Aditivo acelerador cimento agregados mistura máquina de projeção concreto projetado transporte da mistura seca bico ar comprimido Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 15 Figura 3 - Sistema de projeção a seco (modificado– Figueiredo e Helene, 1993). No caso do concreto projetado úmido, os componentes são misturados com água num caminhão misturador. Depois é jogado no sistema de bombeamento hidráulico, que bombeia a mistura até o bico injetor, onde se introduz ar para o projetar sobre uma superfície (Figura 4 e 5). Com isso têm-se índices de reflexão reduzidos e uma melhoria das condições de operação. Contudo algumas restrições à aplicação deste método se tornam necessárias no que tange ao tempo de pega. Este não deve ser excessivamente reduzido para evitar o endurecimento do concreto no interior do equipamento de projeção; Figura 4 - Organograma da projeção via úmida (modificado – Figueiredo e Helene, 1993). mistura máquina de projeção ou bomba concreto projetado bico ar comprimido transporte de concreto água cimento agregados Aditivo inibidor Aditivo plastificante Aditivo acelerador Aditivo ativador Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 16 Figura 5 - Sistema de projeção via úmida (modificado – Figueiredo e Helene, 1993). 3.4. COMPARAÇÃO ENTRE OS PROCESSOS O concreto projetado terá suas propriedades fortemente influenciadas pelo processo de projeção utilizado. Este processo é classificado segundo o tipo de equipamento utilizado e as condições em que se irá trabalhar com o material. A Tabela 1 mostra a comparação resumida dos processos de projeção via úmida e via seca. Para escolha do melhor processo para um túnel, alguns critérios de seleção podem ser: !"disponibilidade do equipamento; !"fatores físicos e logísticos de obra; !"tempo disponível; !"especificações e exigências legais; !"equipe de projeção. Vale salientar que, segundo a ACI, citado em Figueiredo e Helene (1993), a equipe de projeção é apontada como o elemento mais importante para que se obtenha uma aplicação de concreto projetado bem sucedida. Na projeção por via seca, por exemplo, o mangoteiro é o responsável pelo controle da umidificação do material, que é um dos mais importantes fatores da variação das propriedades do concreto projetado. Assim, na equipe, o mangoteiro tem o papel chave, sendo ele o responsável pela aplicação do material, o controle da quantidade de água adicionada e o controle da uniformidade do fluxo de ar, da vazão e da pressão adequadas para uma boa compactação do concreto. Acima de tudo, o mangoteiro tem a responsabilidade de conhecer e executar a aplicação aplicação de vácuo para restituir o estado normal do tubo de bombeamento ar acelerado ingresso do ar rolos tubo de bombeamento rolos sucção paletas rotatórias mistura úmida saída da mangueira Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 17 adequada do concreto, evitando problemas como a laminação, a reflexão excessiva, o efeito de sombra, a oclusão da reflexão, os desplacamentos e as imperfeições superficiais. Tabela 1 – Quadro comparativo (modificado – Figueiredo e Helene, 1993). FATOR VIA SECA VIA ÚMIDA 1. Equipamento • Menor investimento total; • Manutenção simples; • Fácil operação. • Maior investimento total e menos equipamentos no local de trabalho; • Operação manual difícil; • Menor desgaste de bicos mangueiras e bombas para mesma produção; • Consumo de ar até 60% menor. 2. Mistura • Na obra ou na usina; • Uso de misturas pré-dosadas; • Desempenho alterado devido a umidade da areia. • Só na usina e apurada; • Maior homogeneidade; • Abatimento interfere no processo; • A umidade da areia não altera o processo. 3. Produção e alcance • Raramente ultrapassa os 5m3/h no campo; • Pode transportar materiais a maiores distâncias. • de 3 a 20m3/h⇒ projeção manual; • até 20m3/h⇒ projeção mecanizada - robô. 4. Reflexão • 15 a 40%⇒ parede vertical; • 20 a 50%⇒ teto; • formação de bolsões de material refletido; • variação do traço devido a perda de agregado. • Baixa reflexão ⇒ menor que 10%; • Sem a formação de bolsões de material refletido; • pequena perda de agregado. 5. Propriedades • Alta resistência ⇒ baixo fator a/c; • menor homogeneidade; • depende da experiência da mão de obra. • baixa resistência ⇒ alto fator a/c; • maior homogeneidade do material.. 6. Velocidade do jato • Maior ⇒ melhor adesão e fácil aplicação no teto; • Maior ⇒ fácil compactação. • Adequada para uso em túneis e minas; • Material menos compacto. 7. Aditivos • Podem ser dispensados; • Em pó posto na betoneira; • Líquidos posto no bico de injeção. • Líquidos; • Em pó só no Japão. 8. Poeira e névoa • Grande produção, dificuldade de visualização do trabalho; • Em túneis exige ventilação. • Baixa a média (fluxo aerado), com melhor visualização; • Pode produzir névoa de aditivo líquido tóxica exigindo ventilação. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 18 3.5. PROPRIEDADES DO CONCRETO PROJETADO Uma das desvantagens do concreto projetado apontada pela comunidade técnica foi sempre a grande variação das propriedades deste material, causando dúvidas quanto sua confiabilidade e viabilidade ao longo do prazo. Lorman (1968), citado em Figueiredo & Helene (1993), afirma que em varias pesquisas, de 1911 a 1965, as propriedades físicas do concreto projetado variavam do pobre ao excelente. Glassgold (1989), citado, também, em Figueiredo & Helene (1993), contra-ataca e questiona a variabilidade dos resultados em relação a adequação dos ensaios e da forma de executá-los, da qualidade das matérias primas utilizadas e devido ao grande número de variáveis envolvidas no processo, a possibilidade de comparar concretos projetados em regiões diferentes. O próprio autor defende que a maioria dos casos históricos publicados não fornece informações completas para avaliar as conclusões obtidas. Em alguns casos, não existem relatos sobre os equipamentos utilizados na projeção e a forma de execução. Vale salientar, ainda, que além da caracterização do processo, deve-se indicar a forma como foram obtidas as propriedades do material e abordar todos os aspectos envolvidos no processo desde a dosagem até o uso. A seguir serão descritas algumas propriedades do concreto projetado, sendo elas dependentes do processo de projeção. 3.5.1. REFLEXÃO Durante o impacto do concreto projetado contra superfícies duras (como armaduras ou o próprio concreto), parte do material é refletido. Assim, ele não se incorpora ao alvo de projeção e, consequentemente, cai ao chão. Este fenômeno é conhecido como reflexão. A reflexão é quantificada pelo índice de reflexão (IR), devendo ser mínimo, expresso por: 100×= MT MRIR Onde: MR= massa de material refletido; MT= massa de material total inicial. Segundo Parker et al. (1976), citado em Figueiredo & Helene (1993), a reflexão é um processo dinâmico dividido em duas fases distintas sendo: Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 19 !"Primeira fase ⇒ corresponde à formação de um colchão de amortecimento (composto de uma fina camada de pasta de cimento e argamassa). Quando se inicia a projeção a reflexão é intensa, pois só a pasta se adere à superfície alvo. À medida que a espessura da camada projetada aumenta, progressivamente, passa-se a incorporar agregados de dimensões maiores até o agregado graúdo ser incorporado, iniciando-se a segunda fase. !"Segunda fase ⇒ corresponde a absorção quase completa do material de concreto projetado. Nesta etapa, a intensidadede reflexão passa a ser constante e com níveis bem inferiores ao da primeira fase. Este comportamento é causado pela incapacidade inicial de dissipação da energia cinética dos agregados. Durante a projeção, os grãos sofrem um choque elástico com o alvo, retornando com grande velocidade. À medida que a espessura da camada de concreto projetado aumenta, o choque passa a ser inelástico, que possibilita a incorporação de grãos de dimensão cada vez maior. A Figura 6 resume a dinâmica da reflexão. Figura 6 – Dinâmica da reflexão (modificado – Figueiredo e Helene, 1993). Quando existe a necessidade de executar uma camada espessa de concreto projetado, obtêm-se uma reflexão maior. Normalmente, esta camada é executada em duas etapas. Após o endurecimento da primeira etapa, voltando ao estágio da primeira fase (onde é maior a reflexão), aplica-se uma nova camada. Desta forma, tanto a reflexão como a heterogeneidade do material será maior quanto o número de passadas utilizadas para se obter uma mesma espessura de camada. Maior será a reflexão, também, quanto maior for a quantidade e a dimensão do agregado. Isto se deve ao fato de quanto maior for o agregado, maior será a camada necessária para o amortecimento, o que aumenta a duração da primeira fase e, portanto, maior a reflexão. bico pasta Impacto Reflexão com muito agregado graúdo argamassa PRIMEIRA FASE bico pasta argamassa impacto Reflexão concreto SEGUNDA FASESUBSTRATO PRIMEIRA FASE pasta superfície de impacto bico Reflexão com muito agregado Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 20 Além disso, é maior a probabilidade de ocorrência de choque elásticos entre os agregados. Da mesma forma, quanto maior o consumo de cimento ou o teor de finos da mistura, menor será a reflexão. Devido a isto, indica-se o uso de microsílica para reduzir a reflexão, pois além de aumentar a coesão, dada a sua grande finura, aumenta o teor total de finos. Quanto maior a quantidade de água da mistura, menor será a reflexão. Isto porque maior será a plasticidade da mistura projetada e, por conseqüência, maior será a capacidade do colchão de amortecimento terá de tornar o choque anelástico. É obvio que a quantidade de água não pode exceder a certos valores que fluidifiquem a mistura, perdendo sua coesão impedindo sua aderência à parede. A reflexão é afetada, também, pela superfície de impacto onde se projeta. Quanto mais irregular for à superfície maior será a camada de amortecimento e, portanto, maior a duração da primeira fase e maior a reflexão. O mesmo ocorre com as superfícies rígidas que demandem uma maior camada de amortecimento. Por outro lado, ao se projetar sobre telas que vibrem e causem o desprendimento dos grãos fracamente aderidos, tem-se uma maior reflexão. Vale salientar, ainda, que existe uma variação do traço dos materiais que ficaram aderidos a parede e aqueles que foram dosados inicialmente. Isto ocorre, pois a maior parte do material refletido é composta de agregado graúdo. Assim, o material que ficou retido no alvo de projeção é mais rico em finos do que a mistura seca, a qual alimentou a máquina de projeção. Vários estudos existem para orientar a estimativa de gastos com materiais constituintes do concreto dentre eles o de Aliva (1981) e o da ACI (1990), ambos citados em Figueiredo e Helene (1993). Um dos fatores ligados ao processo de projeção que influencia a reflexão é o próprio processo em si. Uma das vantagens da via úmida é a maior coesão do material e a menor velocidade de projeção que tornam pequena a reflexão, em relação à via seca. A reflexão aumenta com grandes pressões no mangote e grandes velocidades de projeção e em relação inversa ao diâmetro do bico utilizado. Outro fator importante é o ângulo que o jato de concreto faz com a superfície, quanto mais próximo de 90° menor será a reflexão. A Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 21 literatura aponta a distância de projeção ideal variando entre 0,60 a 1,80 m, quando haveria o maior grau de compactação para a menor reflexão possível. A incorporação de material segregado na superfície em projeção, devido a reflexão, denomina-se oclusão. Esta é uma das principais causas da heterogeneidade do concreto projetado. Este fenômeno provoca o aparecimento de regiões de baixa resistência e alta permeabilidade. Ela é formada da parcela de material refletido que ao invés de cair no chão, acaba se aderindo a armadura, a forma ou a cambota formando um concreto com pouco teor de finos e baixa compactação. Para combater a oclusão deve ser feita uma limpeza utilizando o bico de jato de ar, para ajudar a manter o material refletido e o solto fora do campo de trabalho durante a projeção. A oclusão diminui a aderência (monolitismo) entre as camadas, a resistência à compressão axial, e aumenta a permeabilidade do concreto. A Figura 6 mostra dois corpos de prova (CP1 e CP2) extraídos de uma estrutura onde se verificou uma queda de resistência devido à oclusão. Figura 6 – Corpos de prova extraídos da estrutura (modificado – Silva 1997). 3.5.2. DESPLACAMENTO O fenômeno de destacamento de massa já projetada por falta de aderência denomina-se desplacamento. A falta de aderência é devido a aplicação de concreto projetado sobre superfícies com materiais soltos (da reflexão ou pó), muito lisos, presença de camadas de carbonato de cálcio (estalaquitite), muito úmido ou concreto projetado com excesso de umidade e retardo no início de pega. Outra razão é que o concreto projetado normal, dificilmente consegue atingir espessuras superiores a 7.5 cm sem que haja o rompimento ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� ������������������������������������������������� Concreto São ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ������������������������������������������������ ������������������������������������������������ ������������������������������������������������ ������������������������������������������������ ������������������������������������������������ ������������������������������������������������ ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� �������������������������������������������������������������������������������������������������������� ���������������������������������������������������� ����������������������������������������������������Material Refletido Concreto São Concreto São CP1: fc28 = 4,5 MPa CP2: fc28 = 21 MPa Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 22 por falta de coesão. Assim, para atingir estas espessuras, ou utiliza-se várias passadas (o que aumenta a reflexão) ou se recorre a aditivos aceleradores de pega ou microssílica. O desplacamento gera um maior risco de acidentes no trabalho, durante a projeção. Pode ocorrer queda de material sobre algum operário ou sobre o próprio mangoteiro. 3.5.3. POEIRA E NÉVOA A liberação de poeira durante a projeção é um fenômeno típico da via seca pois a umidificação completa do material é muito difícil de se obter. Outras fontes podem ser: !"alimentação da cuba da máquina de projeção, quer seja manual ou mecanizada; !"a máquina de projeção, principalmente, se for a rotor; !"equipamentos sem manutenção apropriada; No caso da via seca com injeção de água a elevada pressão, onde a umidificação da mistura seca é mais eficiente, pode ocorre outro problema que é a produção de uma névoa a partir do jato de água pulverizado. Esta névoa prejudica a visualização do serviço. Além disto, ao se utilizar aditivos líquidos, diluídos na água, os quais são a base de aluminatos ou silicatos de sódio ou potássio, pode-se provocar uma atmosfera cáustica, nociva a saúde. 3.5.4. HOMOGENEIDADE E DEFEITOS TÍPICOS A falta de homogeneidade do concreto projetado aparece devido ao próprio processo de projeção, a uma execução descuidada ou a uma falta de experiência da equipe. As causas principais da heterogeneidade do material, apresentando-se com defeitos, são estas: !"oclusão de material refletido; !"laminação; !"efeito de “sombra”; !"desplacamentos; !"alterações na superfície do material; !"variação da resistência à compressão do material. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 23 3.5.4.1 EFEITO DE SOMBRA Os vazios formados atrás das armaduras ou embutido, em relação ao fluxo de projeção, são denominados de sombra. Este fenômeno pode ser originado de uma má projeção (distância e ângulo do bico em relação à superfície de impacto incorretos) e excesso de aditivo acelerador de pega, o qual acelera a hidratação em uma velocidade tal que o concreto projetado não tenha consistência necessária para preencher os vazios atrás da armadura. Na Figura 8 observa-se o efeito de sombra após a projeção. Figura 8 - Efeito de sombra (modificado – Silva, 1997). 3.5.4.2 LAMINAÇÃO Entende-se por laminação a ocorrência de camadas ou faixas alternadas, visivelmente diferenciadas, de material de alta e baixa densidade no sentido perpendicular ao da projeção, formando um material anisotrópico e de durabilidade reduzida. Este fenômeno pode ser observado em testemunhos extraídos de um concreto projetado, sendo um esquema visto na Figura 9. A ocorrência da laminação deve-se a alguns fatores, como: !"ao jateamento do concreto sobre a superfície que orienta o material em função das camadas umas sobre as outras; !"a projeção da mistura muito seca, segregando o material e aumentando a reflexão. !"variações de traço devido a variações de fluxo da máquina; !"utilização de aditivos a base de aluminato que dificultem a compactação do concreto e a utilização de mão de obra pouco qualificada ou supervisão inadequada. Armadura Concreto projetado Concreto Velho Vazio ou sombraDireção de projeção Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 24 Figura 9 - Efeito de laminação (modificado – Silva, 1997). 3.5.4.3 IMPERFEIÇÕES SUPERFICIAIS As imperfeições superficiais do concreto projetado podem ocorrer pelo uso excessivo ou inadequado de aditivos aceleradores de pega ou outros produtos químicos. O excesso de água pode produzir o carreamento dos finos quando ela escorre pela superfície do concreto, produzindo um aspecto rústico com aparecimento do agregado graúdo. A projeção inclinada pode formar dunas no concreto. Além disso o manejo inadequado do mangote pode produzir variações na rugosidade e manchas. 3.5.4.4 CONTROLE DA HOMOGENEIDADE Os controles estatísticos fornecem uma avaliação quantitativa da homogeneidade do material, o que facilita o seu controle. Porém, vale ressaltar que estes indicadores não suprimem a necessidade de uma avaliação qualitativa, pois o caráter pontual de alguns defeitos os torna de difícil detecção por uma análise amostral. Indica-se, então, três formas do controle para a uniformidade do material, que serão detalhadas a seguir. Superfície de impacto Concreto SãoMaterial arenoso sem coesão Direção da projeção Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 25 a) Controle visual O controle visual é uma etapa essencial no processo de projeção. Os principais motivos deste controle podem ser: !"grande possibilidade de durante ao processo de projeção se obter defeitos pontuais, que podem ser minimizados pela correta supervisão do trabalho do mangoteiro; !"é importante garantir as mesmas condições de modelagem para o concreto aplicado e os corpos-de-prova dos quais será determinada a resistência a compressão. Estes corpos- de-prova são preparados a partir dos testemunhos extraídos de placas e não da estrutura. !"devido à projeção de concreto ser um processo dinâmico é possível corrigir certas falhas com a aplicação de outra camada de concreto. A inspeção visual permite, ainda, as seguintes verificações: !"detectar zonas onde existam vazios devido ao desprendimento do material ou por deficiências da projeção; !"avaliar qualitativamente a quantidade de água; !"estimar o índice de reflexão. b) Controle de pega e de endurecimento O controle de pega e de endurecimento para o concreto projetado tem especial importância quando se aplicam aditivos aceleradores. Pode ser definido também como o controle da resistência a baixa idade, ou seja, valores de resistência inferiores a 8 MPa. Para este fim são empregados dois tipos de aparelho, sendo eles: o Penetrômetro de Meynadier (PEM) e o Penetrômetro de Energia Constante (PEC). O PEM é utilizado para resistências inferiores a 1 MPa e o PEC para a faixa variando de 1 a 10 MPa. Ambos têm como principio básico a correlação entre a penetração de uma agulha no concreto e a sua resistência à compressão. O PEM é um equipamento manual que fornece índices para penetração de 15 mm de uma agulha padronizada no concreto. O PEC utiliza o disparo de uma mola para penetrar no concreto um pino padrão. Assim, a resistência é obtida por uma correlação com a profundidade de penetração. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 26 Estes equipamentos, também, são usados para avaliação da uniformidade do material uma vez que para a obtenção da resistência a compressão é feita diversas medidas, para se analisar a dispersão de resultados. Devido a facilidade de manuseio o PEM pode forncer resultados do material, logo após a projeção, o que agiliza o controle da homogeneização a respeito dos aditivos aceleradores de pega e endurecimento. c) Controle da resistência à compressão O controle da resistência à compressão do material após 24 horas é realizado com o rompimento de corpos-de-prova cilíndricos extraídos de placas. Eles permitem a avaliação da uniformidade domaterial pela dispersão dos valores obtidos de resistência e pela verificação da ocorrência de defeitos como oclusão, lentes de areia, laminação ou sombra. 3.5.5 ADERÊNCIA A aderência é uma propriedade fundamental para o concreto projetado, pois sem ela não é possível se executar nenhuma camada estrutural, já que o material não se adere ao alvo de projeção. Para os túneis, Figueiredo (2000) recomenda que o concreto projetado se mantenha aderido a superfície do maciço de maneira a preservar a sua resistência natural e mantê-lo sem alterações o quanto for possível. O processo de projeção facilita a aderência do concreto, pois o jatemaneto contra a superfície provoca um tamponamento dos poros e fissuras com a pasta forma na primeira fase da reflexão. A pasta endurecida atua como uma ponte de aderência entre o substrato e o concreto. Desta forma, suportes rugosos (como o próprio concreto) ou rocha melhoram a aderência e o desempenho do projetado. Por outro lado substratos fracos, muito lisos, contaminados com material solto ou parcialmente endurecido, material pulverulento, graxas, tintas, desmoldantes ou com umidade excessiva provocam um falta de aderência do concreto comprometendo seu desempenho. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 27 Outro fator que provoca perda de aderência é a baixa resistência a compressão do material nas primeiras horas após a projeção. Nesta etapa, o material pode apresentar fissuaramento na superfície de contato entre o substrato e o concreto. Neste instante o peso próprio da camada e sua deformabilidade, torna a aderência nula. Nestes casos a solução, normalmente, aplicada é a utilização de maior quantidade de aditivos aceleradores de pega. Alternativas diferentes poderiam ser: a) utilização de microsílica, em especial, em regiões úmidas; b) utilização de fibras que diminuem a fissuração por retração. Uma das primeiras formas de controle da aderência pode ser realizada preparando a superfície do substrato. Porém, é muito difícil, medir a resistência ao cisalhamento quando o substrato é um solo friável, mole e úmido, pois neste caso, sabe-se apenas, que ela é muito baixa. Então, o critério de avaliação é o próprio sistema de execução do revestimento: ele está aprovado se não houver desplacamento. Outra forma de se avaliar a aderência do concreto projetado com um substrato de concreto mais antigo é a extração de testemunhos cilíndricos. Eles devem conter a superfície de aderência em seu eixo e posterior ruptura da mesma por compressão diametral. 3.6. MATERIAIS 3.6.1. AGREGADOS Os agregados a serem utilizados, areia e pedrisco, devem seguir as especificações da norma da NBR 7211/EB 4, quanto a granulometria, torrões de argila e matéria orgânica. O excesso de torrões de argila e matéria orgânica pode reduzir a aderência da pasta ao agregado (diminuindo a resistência) e alterar a pega. A utilização de areia mais grossa geralmente resulta em maior reflexão, enquanto areia mais fina gera maior retração por secagem. De acordo com Silva (1997), o módulo de finura da areia deverá estar compreendido entre 2.35 e 2.75 e a dimensão máxima característica do pedrisco não deverá ser maior que 9.5 mm, pois 60% a 70% dos grãos acima desse diâmetro são refletidos. No caso do processo via seca, Silva (1997) atenta que o teor de umidade da areia deverá estar compreendido entre 3% e 7%. Abaixo de 3% pode Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 28 gerar maior quantidade de pó, quando da projeção, e acima de 7% pode causar entupimento do mangote e uma pré-hidratação do cimento. 3.6.2. CIMENTO O cimento utilizado pode ser do tipo I (Portland Comum), II (Portland Composto), III (Portland de Alto-Forno), IV (Portland Pozolânico), V (Portland de Alta Resistência Inicial) e ARI-RS. Os cimentos ARI e ARI-RS são os que apresentam maiores resistências iniciais (até 3 dias) e finais, conforme pode ser observado na Tabela 2. Os cimentos com superfície específica blaine superior a 400 m2/kg são mais susceptíveis a retração e fissuração, e por conseguinte exigem maiores cuidados na cura. Caso o concreto for manter contato com terrenos ou águas sulfatadas, deve ser utilizado um cimento resistente a sulfatos. Tabela 2 – Tipo de cimento x resistência x finura “Blaine” (modificado – Silva, 1997). CIMENTO BLAINE (m2/kg) fc 10h (MPA) fc 24h (MPA) fc 3d (MPA) fc 7d (MPA) fc 28d (MPA) CPI-S 349 1.0 10.7 24.3 32.2 43.6 CPII-E 373 1.1 7.9 21.0 30.7 42.9 CPII-F 364 1.4 12.5 25.4 30.0 38 CP-V-RS 423 1.9 14.6 28.9 41.2 50.8 3.6.3. ADITIVOS Os aditivos mais utilizados em concreto proejado são: • aditivo acelerador em pó (à base de carbonato de sódio - Na2CO3), para o processo via seca ou líquido (à base de aluminato de potássio - KAl2O3), para os processos via seca e úmida. Estes aditivos são cáusticos. Já existem no Brasil aditivo não cáustico, tanto na forma líquida como em pó, os quais não queimam a pele dos operários; • aditivo plastificante, somente para o via úmida; • aditivo superplastificante, somente para o via úmida. Os aditivos aceleradores de pega e de endurecimento têm por finalidade: • acelerar a evolução da resistência inicial durante o endurecimento do concreto; • reduzir os tempos de início e fim de pega; • propiciar a execução de grandes espessuras de concreto projetado de uma única vez; • permitir a projeção contra superfícies ligeiramente úmidas. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 29 Apesar dos objetivos acima descritos dos aditivos aceleradores, eles têm o inconveniente de reduzirem a resistência do concreto a 28 dias em relação a um concreto sem esse aditivo, além de aumentarem a sua porosidade (volume de vazios permeáveis). A porcentagem de aditivo acelerador, para um mesmo traço, deverá ser igual tanto para as paredes quanto para as calotas. Silva (1997) exemplifica este fenômeno citando um caso no qual a resistência do concreto sem aditivo acelerador após 28 dias foi de 48 MPa e absorção de água de 4%, e o mesmo traço, com a adição de 3% do acelerador cáustico obteve 30 MPa de resistência a 28 dias e 6,3% de absorção. Recomenda-se para os aditivos cáusticos que o teor seja inferior a 3%. Acima de 3%, observa-se um menor acréscimo de resistência de 3 dias para 7 dias (inferior a 10%) e o mesmo ocorre de 7 dias para 28 dias (inferior a 5%). O aditivo cáustico em pó à base de carbonato de sódio, Na2CO3, acelera a hidratação do cimento funcionado como acelerador de endurecimento. Este aditivo acelera a dissolução e precipitação do C3S e tendo um efeito menor nas propriedades iniciais (maior tempo de para a pega e menores resistências a 10 e a 24 horas) que o aditivo cáustico líquido. O aditivo cáustico líquido à base de aluminato de potássio, KAl2O3, reage com o gesso do cimento (o qual retarda o início de pega), reduzindo a formação de etringita (composto que também retarda o início de pega) e dessa forma acelera a hidratação do C3A (responsável pelas resistências de 10 e 24 horas); logo, ele é um aditivo acelerador de pega. A Tabela 3 apresenta um estudo comparativo em um mesmo traço de argamassa, entre os aditivos cáusticos líquidos e pó, para um mesmo tipo de cimento e uma mesma porcentagem de aditivo acelerador. Observa-se que o início de pega é mais rápido no aditivo em pó e que as resistências a 10 e 24 horas são maiores no líquido. Vale salientar, ainda, que a perda de resistência aos 28 dias é menor no aditivoem pó. Tabela 3 – Efeito dos aditivos aceleradores da pega (modificado – Silva, 1997). ADITIVO INICIO DA PEGA (H:MIN) fc 10h (MPA) fc 24h (MPA) fc 3d (MPA) fc 7d (MPA) fc 28d (MPA) Nenhum 4:25 1.0 12.7 30.6 42.7 50.9 Pó 0:16 5.9 12.8 29.5 38.5 40.4 Líquido 0:08 6.4 14.5 25.9 31.6 32.8 Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 30 O teor máximo de aditivo acelerador a ser utilizado deverá ser determinado em ensaios de compatibilidade cimento x aditivo, em laboratório, e verificado em campo. Este teor não deverá ser superior a 3%, por razões tecno-económicas. A Tabela 4 mostra a relação não proporcional entre o aumento na porcentagem de aditivo acelerador e a resistência inicial. Observa-se a existência de um teor ótimo para cada tipo de cimento e aditivo. Antes da utilização do aditivo líquido deve-se verificar se ele não se encontra cristalizado (podendo entupir a mangueira ou a bomba de aditivo). A verificação da presença ou não de cristais é visual, utilizando-se de uma proveta de 1.000 ml. Os aditivos devem ser isentos de cloretos, para evitar a corrosão das armaduras. Com relação aos aditivos aceleradores não cáusticos, o teor recomendado, para o pó, varia entre 5% e 8% sobre a massa de cimento e, para o líquido, entre 6% e 10%. A perda de resistência devida à utilização dos aditivos aceleradores não cáusticos também ocorre, só que é bem menor que os cáusticos. Para um teor de 7% do aditivo não cáustico observa-se uma queda de 8% da resistência à compressão axial. Tabela 4 – Resistência x % de aditivos acelerador (modificado – Silva, 1997). % DE ADITIVO ACELERADOR fc 10h (MPA) fc 24h (MPA) fc 3d (MPA) fc 7d (MPA) fc 28d (MPA) 0 1.4 5.7 23.6 32.8 40.6 2 2.0 6.6 17.0 23.0 39.2 3 2.5 7.4 16.7 23.1 33.3 4 3.1 7.7 15.3 20.3 32.8 5 2.8 7.8 16.5 19.1 31.8 3.6.4. ÁGUA A água a ser utilizada deverá apresentar ph compreendido entre 5.8 e 8, além de atender aos limites máximos de matéria orgânica, sulfatos, cloretos, açúcar e resíduos sólidos, estabelecidos na NBR-6118 (ABNT, 1982), sendo: • matéria orgânica (expressa em oxigênio consumido) 3mg/l. • resíduo sólido 5.00mg/l. • sulfato (expressos em íons SO4) 300mg/l. • cloretos (expressos em íons Cl-) 500mg/l. • açúcar 5mg/l. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 31 3.7. DOSAGEM Entende-se por dosagem racional do concreto o estudo da proporcionalidade dos materiais para atender: • à resistência característica do concreto (fck); aos parâmetros de “durabilidade” (por exemplo: absorção de água < 8%, capilaridade < 8 cm, penetração de água < 6 cm etc.); • às técnicas de execução: lançamento e adensamento; • ao custo. O traço de concreto obtido através do estudo de dosagem deverá apresentar a menor retração possível, pois isto conduzirá a uma maior aderência entre o concreto e o substrato, entre as camadas do projetado (1ª e 2ª fase), e menor fissuração (aumento da durabilidade). Para reduzir a retração deve-se reduzir o teor de finos (menor teor de pasta), menor relação água/cimento, cimento mais grosso, boa compactação, ângulo de aplicação do concreto projetado de 90º e cura. As principais diferenças entre a dosagem dos concretos projetados e normais são com relação ao consumo de cimento e dimensão máxima do agregado. A dimensão máxima característica do agregado a ser utilizado deverá ser inferior a 12.5 mm. Traços contendo pouco cimento (misturas pobres) aumentam a reflexão e diminuem a aderência. 4. CONCRETO PROJETADO COM ADIÇÕES CONCRETO PROJETADO COM POLÍMERO Polímero é uma macromolécula formada pela combinação de monômeros. Os tipos mais comuns de monômeros são o estireno e o metilmetacrilato. O polímero depende do monômero usado, dos métodos de polirnerização e do processamento. Polimerização é a reação de síntese que transforma um monômero em um polímero. Como exemplos de polímeros têm-se o Epóxi, Estireno Butadieno (SBR), PVA, Acrílico etc. O concreto polímero é todo concreto ao qual se adiciona um polímero se subdividindo em três tipos principais: a) concreto impregnado com polímero consiste em se executar o concreto de forma convencional e depois de ele endurecido introduz-se um polímero; Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 32 b) concreto de resina consiste na mistura de resina com fíller e agregados (secos ou com umidade de até 2%), ou seja, o aglomerante passa a ser o polímero. c) concreto de cimento e polímero é a mistura de cimento, polímero, agregados e água. Devido a seu efeito plastificante e adesivo, os polímeros permitem a redução da relação água/cimento, melhoram a ligação pasta/agregados e reduzem a quantidade e diâmetro dos poros. Desta forma há uma redução da permeabilidade, da absorção, um aumento na resistência à ação dos agentes agressivos (cloretos, gás carbônico etc.). Desta forma, os principais objetivos do uso de polímero no concreto projetado são: !"redução da permeabilidade do concreto; !"redução da absorção de água; !"redução da reflexão, devido a melhora na ligação pasta/agregados; !"aumento da resistência aos agentes agressivos; !"redução da retração por secagem, devido a redução na relação água/cimento; !"não há necessidade de cura úmida ou com produtos de cura (química); !"cura ao ar, pois o aumento de umidade há uma piora em seu desempenho. Há alguns polímeros que não resistem à ação do meio alcalino, formando ácido e outros produtos. O ácido interfere na hidratação do cimento, produzindo um concreto menos resistente. Deve-se verificar a compatibilidade entre o tipo de cimento e o polímero, pois existem polímeros cujo uso não é compatível com cimento pozolânico (CP IV). No Brasil foram realizados alguns ensaios com o uso de polímeros. Silva (1997) cita como exemplo de comparação entre um traço com e sem polímeros (CS) onde houve uma redução de consumo de 60 kg de cimento/m3. Os resultados obtidos a 28 dias foram: !"resistência à compressão axial = 35 MPa (25% maior que o CS); !"absorção de água por imersão e fervura = 7,2% (20% menor que o CS); !"absorção de água por capilaridade = 25 mm; !"penetração de água sob pressão = 30 mm; !"módulo de deformação estática = 29,9 GPa; !"resistência à tração por compressão diametral = 3,3 MPa; !"índice de reflexão foi igual ao do concreto sem polímero. Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 33 A pressão e a vazão da bomba foram, respectivamente, de 5 kgf/cm2 e 4 m3/h. A aplicação foi realizada por um equipamento de projeção por via úmida, equipada com robô. O polímero empregado foi o acrílico. O teor mínimo recomendado de polímero sobre a massa de cimento é de 6%. O teor ideal deverá ser determinado em testes práticos na obra, levando-se em consideração o custo/beneficio (atendimento aos parâmetros especificados). Apesar de tudo exposto o concreto projetado com polímeros não é, comumente, usado no Brasil, necessitando de maiores pesquisas. CONCRETO PROJETADO COM SÍLICA ATIVA Entende-se por concreto projetadocom sílica ativa a mistura de cimento, areia, pedrisco, água, aditivos plastificantes e superplastificantes (para via úmida somente) e sílica ativa. A sílica ativa é um material com propriedades pozolânicas, em forma de pó, cuja coloração varia de branco a cinza dependendo do teor de sílica. Este material é constituído com no mínimo 85% de sílica amorfa que o torna mais reativo (SiO2 não cristalizado). É obtida em fornos a alta temperatura (2.000º C), quando o quartzo perde a sua estrutura cristalina. Não adianta tentar obtê-la apenas moendo o quartzo, pois desta forma não se consegue destruir a sua estrutura cristalina e o produto resultante não é reativo (ele não é amorfo). A finura real de um material em forma de pó (superfície específica blaine), para o cimento Portland brasileiro varia entre 320 m2/kg e 500 m2/kg, enquanto para a sílica ativa é da ordem de 20.000 m2/kg. A sílica ativa pode ser fornecida na formas densificada, não densificada e de lama (misturada com água). O processo de densificação consiste na aglomeração e formação de pequenos nódulos de sílica ativa. A massa unitária da não densificada está compreendida entre 300 kg/m3 e 400 kg/m3, enquanto para a densificada é de 600 kg/m3. Para o concreto projetado só se utiliza a não densificada. A sílica ativa modifica as propriedades do concreto projetado, devido aos efeitos de microfiller e pozolânico, sendo estes: Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 34 EFEITO DE MICROFILLER ⇒ efeito de redução no diâmetro dos poros do concreto (reduzindo sua permeabilidade), devido à elevada finura da sílica ativa. EFEITO POZOLÂNICO ⇒ reação entre a sílica ativa e a cal hidratada do cimento (Ca (OH)2), formando C-S-H (silicato de cálcio hidratado). O C-S-H é o composto responsável pela resistência do cimento e de sua aderência aos agregados. Desta forma a sílica ativa aumenta a resistência do concreto, devido a uma melhora na ligação pasta/agregado e no aumento da resistência da pasta de cimento. Há um aumento na durabilidade do concreto, pois o teor de Ca (OH)2 é menor e o tamanho dos poros é reduzido. Para uma mesma relação água / (cimento + sílica ativa) pode haver uma queda de resistência, caso ocorra segregação de material. Esta segregação é devida a um excesso de aditivo superplastificante. 4.1.1 OBJETIVOS DO USO DA SÍLICA ATIVA Os principais objetivos do uso de sílica ativa no concreto projetado são: !"redução da reflexão; !"aumento da espessura da camada projetada; !"redução da permeabilidade; !"aumento da resistividade elétrica volumétrica; !"aumento da durabilidade em ambientes agressivos; !"aumento da resistência inicial e final; !"aumento da aderência a substratos úmidos. A redução da reflexão e da retração é devido à elevada superfície específica da sílica ativa, que aumenta a coesão da pasta de cimento, ficando incorporada maior quantidade de agregados ao substrato. A redução da permeabilidade é devido a uma redução dos diâmetros dos poros do concreto projetado quando da adição de sílica ativa, isto é a formação de uma zona de transição menos porosa. Verifica-se através do ensaio de penetração de água sob pressão uma Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 35 dificuldade para passagem de líquido. Devido a isto, também, maior é a dificuldade de penetração de agentes agressivos, como o cloreto. A resistividade elétrica volumétrica é aumentada devido à maior dificuldade de passagem de corrente elétrica na interface concreto/aço e através do próprio concreto. Como o teor de Ca (OH)2 disponível é menor, há maior resistência química à ação das águas sulfatadas (sulfatos). A sílica ativa retém os álcalis do cimento, reduzindo os riscos de uma reação de agregados reativos com o cimento (reação álcali-agregado). O aumento na resistência inicial e final é muito mais significativo no concreto projetado via úmida que no via seca. Conforme ensaios realizados, resistência à compressão axial na projeção via seca há um aumento de até 10% e na via úmida o acréscimo pode ser de 50%. Quando se adiciona sílica ativa, existe o aumento da aderência do concreto projetado em substratos úmidos, devido à baixa exsudação do concreto projetado com sílica ativa. O teor de sílica ativa recomendado está compreendido entre 5% e 10%, sendo o valor de 8% o mais usual. O uso de um aditivo superplastificante acelerador ou normal (nunca um superplastificante retardador), sempre se faz necessário quando o processo de projeção é por via úmida. O teor de aditivo acelerador pode ser reduzido de 0,5% a 1,0% em relação ao concreto projetado sem sílica ativa. A colocação da sílica ativa na betoneira pode ser feita junto com os outros materiais na correia transportadora (coberta por uma lona), em forma de lama (na obra) ou misturada com o cimento (que é a forma mais prática). CONCRETO PROJETADO COM FIBRA O concreto é um material que apresenta excelente resistência à compressão (fck) e baixa resistência à tração (ftk = fck/10). O concreto se retrai (retração plástica, por secagem, etc.) e Universidade de Brasília Departamento de Engenharia Civil e Ambiental / Faculdade de Tecnologia Programa de Pós-graduação em Geotecnia Concreto Projetado para Túneis 36 caso a tensão de tração (σt) for maior que ftk, ele fissura. Para aumentar o valor de ft adicionam-se ao concreto compósitos como fibras de aço, telas ou fibras de base orgânica. Os materiais compósitos vêm sendo utilizados na construção civil desde a antiguidade. Mais recentemente surgiram novos possibilidades tecnológicas como os concretos reforçados com fibras de aço. A adição de fibras de aço aos concretos minimiza o comportamento frágil característico do concreto. Ele passa a ser um material pseudo-dúctil, ou seja, continua apresentando uma resistência residual a esforços nele aplicados mesmo após sua fissuração. A alteração do comportamento é função das características das fibras e da matriz de concreto e da sua interação. Com isto o material passa a ter exigências específicas para seu controle da qualidade, dosagem e mesmo aplicação, diferentes do concreto convencional. Ao mesmo tempo, as possibilidades de aplicação do material são ampliadas. Para algumas aplicações o concreto projetado com fibras apresenta vantagens tecnológicas e econômicas em relação ao convencional, como é o caso do revestimento de túneis, dos pavimentos e dos pré-moldados. Vale salientar que deve haver uma grande compatibilidade entre a fibra e a matriz, podendo se esperar uma durabilidade satisfatória do conjunto. Isto não acontece com a utilização de fibras de vidro em matrizes cimentícias. Neste caso ocorre a natural deterioração da fibra por parte dos álcalis do cimento, o que demanda a utilização de uma fibra especial, resistente a álcalis. Além das fibras de aço também são aplicadas as de base orgânica que podem ser sintéticas ou de origem vegetal, como a palha, fibras de cisal, as casca de coco e as de celulose. Elas são empregadas na produção de componentes como tijolos, telhas e cochos. Estas fibras apresentam o problema de garantia de durabilidade satisfatória quando aplicadas em meios alcalinos, como é o caso das matrizes de base de cimenticia. No entanto, podem representar uma alternativa muito interessante para a construção no meio rural ou até de habitações populares onde as exigências de desempenho não são muito elevadas. Um compósito que tem tido um aumento no volume de aplicação, inclusive no Brasil, são as argamassas e concretos reforçados com fibras sintéticas (polipropileno e nylon). No Brasil,
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